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Kathodenstrahlröhre
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brauch macht, um ein Farbbild wiederzugeben.
Eine Art einer solchen von der Eindringungstiefe Gebrauch machenden Kathodenstrahlröhre umfasst einen Leuchtschirm, der drei verschiedene übereinander angeordnete Phosphorschichten aufweist, von denen jede imstande ist, Licht in einer der drei Grundfarben, Rot, Grün und Blau, auszusenden. Die Röhre besitzt drei Elektronenschleudern, die je dazu eingerichtet sind, einen Elektronenstrahl einer bestimmten aber unterschiedlichen Geschwindigkeit durch ein gemeinsames Ablenkungsfeld auf einen gemeinsamen Schirm zu senden.
Die Elektronen, die dem Strahl niedrigster Geschwindigkeit angehören, erreichen die erste Phosphorschicht, um Licht einer ersten Farbe zu erzeugen ; Elektronen der mittleren Geschwindigkeit durchdringen die erste Schicht und erregen die zweite Schicht, um Licht einer zweiten Farbe zu erzeugen, und die Elektronen der grössten Geschwindigkeit durchdringen sowohl die erste als auch die zweite Schicht, um Licht einer dritten Farbe zu erzeugen. Eine geeignete Modulation der von diesen Strahlen getragenen Ströme erlaubt es, jede gewünschte Mischung dieser drei Farben hervorzubringen.
Weil nun diese drei Strahlen unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, werden sie von dem ge- meinsamen Ablenkungsfeld um verschiedene Beträge abgelenkt und würden daher Raster unterschiedlicher Grösse erzeugen, wenn nicht Korrekturmittel vorgesehen werden.
Raster von im wesentlichen gleicher Grosse und ausreichender Koinzidenz können aus dem Rot-, dem Grtin- und dem Blaustrahl erhalten werden, wenn man die Strahlen in einem unterschiedlichen Masse gegen Teile des Ablenkungsfeldes abschirmt. Um die beiden der unterenGeschwindigkeitsstufe angehörenden Strahlen werden individuelle magnetische Abschirmungen vorgesehen, die sien verschieden weit in das gemeinsame magnetische Ablenkungsfeld erstrecken.
Demnach werden die beiden Strahlen kleinerer Geschwindigkeit, die bei Nichtvorhandensein der magnetischen Abschirmung von dem gemeinsamen magnetischen Feld am meisten abgelenkt werden würden, verschiedenen Bruchteilen des magnetischen Feldes ausgesetzt und erhalten dadurch im wesentlichen dasselbe Ablenkungsmass, wie dies für den schnellsten. nicht abgeschirmten Strahl der Fall ist.
Entsprechend der Erfindung sind in der Ablenkzone an gegenüberliegenden Seiten des Weges wenigstens einer dieser Strahlen individuelle, aus magnetischem Material bestehende, das Ablenkfeld im Bereich nur dieses Strahles verformende Elemente (Feldformer) vorgesehen, welche die Ablenkung des zugeordneten Strahles in einer der Ablenkrichtungen verstärken und damit das Seitenverhältnis eines auf dem Schirm durch die Strahlablenkung erzeugten Rasters verändern.
Die Zeichnungen dienen der Erläuterung der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen. Es zeigen : Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemässen Kathodenstrahlröhre, wobei einzelne Teile weggebrochen sind ; Fig. 2 eine Stirnansicht zu Fig. 1, die Fig. 3,4 und 5 Querschnitte der in Fig. 1 dargestellten Kathodenstrahlröhre, u. zw. nach den Linien 3-3, 4-4 bzw. 5-5 der Fig. 1 ; Fig. 6 die schaubildliche Darstellung eines Teiles einer Kathodenstrahlröhre nach Fig. 1 ; die Fig. 7 und 8 schematische Darstellungen verschiedener magnetischer Schilde, um das Strahlensystem
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einer Röhre nach Fig. 1 zu erläutern ;
die Fig. 9, die der Erläuterung der Fig. 7 und 8 dient, ein Diagramm eines typischen Ablenkungsfeldes, die Fig. 10 und 11 die schematische Darstellung des Verzerrungseffektes der Schildausführungen der Fig. 7 bzw. 8 ; Fig. 12a eine schematische Darstellung einer Fehlübereinstimmung der Raster, wie sie als Folge einer ungenauen Orientierung der Strahlensysteme auftritt ; die Fig. 12b und 12c schematische Darstellungen der Ablenkfelder, welche die Fehlübereinstime mung nach Fig. 12a herbeiführen ;
Fig. 13a die Übereinstimmung der Raster, wie sie eine Folge der Orientierung der Strahlensysteme nach den Fig. 1-6 ist ; die Fig. 13b und 13c die schematische Darstellung der Ablenkungsfelderverzerrungen, wie sie durch die Strahlensystemorientierung nach den Fig. 1-6 erreicht wird und schliesslich die Fig. 14 und 15 schematische Darstellungen der Wirkungen von Eleven ten des Strahlensystemaufbaues nach Fig. 1 auf das Vertikal- und das Horizontalablenkfeld.
Genaue Beschreibung des Aufbaues der Farbbildröhre :
Die Fig. 1-6 zeigen eine Kathodenstrahlröhre 8, die ein evakuiertes Gefäss, bestehend aus einem Hals 10, einer Bildplatte 12 und einem konischen Zwischenteil 14 besitzt. InnerhalbdesHalses 10 ist ein Strahlensystem 15 untergebracht, das beispielsweise drei Elektronenschleudern. 16, 17, 18 umfasst, die Seite an Seite nach einem gleichseitigen Dreieck angeordnet sind, u. zw. symmetrisch um die Längsachse des Strahlensystems 15. In Fig. 1 ist die Strahlenschleuder 17 hinter der Schleuder 16 versteckt. Die Elektronenschleudern 16,17 und 18 sind so eingerichtet, dass sie je einen Strahl niedriger, mittlerer bzw. hoher Geschwindigkeit erzeugen, der durch eine gemeinsame Ablenkungszone 19 auf eine Bildplatte 12 geworfen wird.
Der vereinfachten Ausdrucksweise wegen werden im folgenden die Ausdrücke "L-Strahl", "M-Strahl" und "H-Strahl" gebraucht, um damit den Strahl geringster Geschwindigkeit und seine Schleuder 16, den Strahl mittlerer Geschwindigkeit und seine Schleuder 17 bzw. den Strahl höchster Geschwindigkeit und seine Schleuder 18 zu bezeichnen.
Der auf der Bildplatte 12 niedergelegte Bildschirm 20 umfasst drei Lagen 22,24 und 26 ver-
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leuchtet. Die Röhre 8 wird so betrieben, dass Elektronen des L-Strahles die erste Phosphorschicht 26 erregen, um ein Licht einer ersten Primärfarbe zu erzeugen. Elektronen des M-Strahles durchdringen die erste Phosphorschicht 26 und erregen die zweite Phosphorschicht 24, um Licht einer zweiten Grundfarbe zu erzeugen und die Elektronen des H-StrahIes durchdringen sowohl die erste als auch die zweite Phosphorschicht 26 und 24 und erregen die dritte Phosphorschicht, um Licht der dritten Grundfarbezu erzeugen. Auf der Phosphorschicht 26 ist eine Deckschicht 27, etwa aus Aluminium bestehend, vorgesehen, wie dies an sich bekannt ist.
Falls gewünscht, kann der Schirm 20 auch nichtleuchtende Trennschichten aufweisen, die zwischen den Phosphorschichten angeordnet sind und die Aufgabehaben, das Arbeitsverhalten des Schirmes zu verbessern.
Als Zugehör der Elektronenröhre 8 ist ein magnetisches Ablenkjoch 28 vorgesehen, welches das Röhrengefäss eng einschliesst. Das Joch 28 erzeugt nach entsprechender Erregung zwei Ablenkfel- der, die dazu dienen, die Elektronenstrahlen gemeinsam über den Leuchtschirm 20 in gegenseitig sich kreuzenden Querrichtungen, d. h. senkrechten Richtungen unter verschiedenen Abtastfrequenzen zu führen. In der bevorzugten Ausführungsform werden in der Ablenkzone 19 ein horizontales und ein vertikales magnetisches Ablenkungsfeld aufgebaut, um die drei separaten Strahlen der Schleudern 16, 17 und 18 zu veranlassen auf dem Leuchtschirm 20 einen orthogonalen Raster niederzulegen.
Wie man aus Fig. 2 erkennt, schliessen die Bildplatte 12 und der Leuchtschirm 20 ein rechteckiges Bildfenster 29 ein, können selbst aber kreisförmig oder rechteckig sein, in welchem Falle sie ebenso wie das Bildfenster eine grosse Achse X-X und eine kleine Achse Y-Y besitzen, die zueinander senkrecht stehen. Für eine normale Betrachtung stimmen diese Achsen mit der Horizontalen hinsichtlich der X-X-Achse und mit der Vertikalen hinsichtlich der Y-Y-Achse überein. In den Fig. 3,4 und 5 sind die X-Achse und die Y-Achse aach hinten in die Zeichenebene verlegt.
Das Joch bd ist winkelmässig so hinsichtlich der Röhre 8 orientiert und ferner von solcher Beschaffenheit, dass die Elektronenstrahlen, wenn das Joch durch passend beschaffene Ströme erregt wird, auf dem Schirm 20 einen rechtwinkeligen Raster niederlegen, des zu. òinander senkrecht stehende grosse und
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de der Schleudern umfasst eine rohrförmige Kathode 30 mit einer Stirnwand, die mit einem geeigneten elektronenemittierenden Stoff beschichtet ist. Jede Kathode 30 ist isolierend innerhalb einer zen-
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tral durchbrochenen Steuergitterkappe 32'mtergebracht.
Gleichachsig hinter den Steuergitterkap. pen 32 sind in der angegebenen Reihenfolge für jede Schleuder eine Schirmgitterkappe 34 mit Mitteldurchbrechung, eine rohrförmige Bündelungs- oder Fokussierungselektr01e 36 und eine rohrförmige Anode 38 angeordnet.
Die Anoden 38 sind auf einem zylindrischen Konvergenzkäfig 40 montiert, der allen drei Strahlenschleudern 16,17, 18 elektrisch gemeinsam ist. Der Konvergenzkäfig 40 besteht aus einem Becher mit einer Stirnwand 42 und trägt an seinem offenen Ende einen Verschlussdeckel 43. Sowohl die Stirnwand 42 als auch der Deckel 43 sind mit Öffnungen 44,45, 46 versehen, die mit den drei Strahlenschleudern 16,17, 18 gleichachsig verlaufen.
Die Kathoden 30, die Steuergitter 32, die Schirmgitter 34 und die Konzentrations-oder Fokussierungselektroden 36 der Strahlenschleudern 16,17, 18 sind individuell mit verschiedenen Zufuhrungsleitern 50 verbunden, welche das Gefäss in einer Sockelung dicht durchsetzen, Demnach kann jede dieser Elektroden unabhängig von der andern erregt werden, um Elektronenstrahlen verschie- dener Geschwindigkeit zu erzeugen, die unabhängig voneinander im Bereiche des Schirmes 20 fokussiert werden.
Der Konvergenzkäfig 40 ist mit einer Mehrzahl von Federn 54 versehen, die nach aussen gegen den Hals 10 des Gefässes drücken, Ein elektrisch leitender Überzug, der auf der inneren Oberfläche der Hülle aufgetragen ist, erstreckt sich über den trichterförmigen Teil 14 und in den Hals 10, u. zw. weit genug, um die Federn 54 zu berühren. Die Beschichtung 56 steht ausserdem im elektrischen Kontakt mit der metallischen Abdeckschicht 27 des Bildschirmes 20. Ein Anschluss, schematisch durch den Pfeil 58 angedeutet, dient dazu, ein passendes elektrisches Potential an dif. Überzugselek- trode 56, die Anoden 38 und den Leuchtschirm 20 zu legen.
Die Elektroden jeder Elektronenschleuder 16,17, 18 werden in einer festen gegenseitigen Lagebeziehung gehalten, indem sie auf drei Glasstangen 59 montiert sind, die sich längs den Schleudern erstrecken. Jede der Elektroden 32,34, 36 und 38 jede der drei Strahlenschleudern ist an den Glasstangen auf eine Art befestigt, dieâhniichistjener, diefurdieKonzentrationselektrode 36 in Fig. 3 dargestellt ist. Wie diese Figur zeigt, ist die Elektrode 36 der Schleuder 18 an einem mittleren, gebogenen Teil eines Streifens 60 befestigt, dessen Enden in zwei Glasstäbe 56 eingebettet sind. Die Elektroden der Schleudern 16 und 17 sind ähnlich mittels Streifen 61 bzw. 62 an verschiedenen Paaren von Glasstäben 59 gesichert.
Der Streifen 60, der Elektrode 36, der H-Schleuder 18 kann aus einem noch zu beschreibenden Grunde aus einem magnetischen Material hergestellt werden.
Weil die drei Elektronenschleudern 16, 17 und 18 hinsichtlich der Röhre 8 nicht koaxial verlaufen, indem jede Schleuder etwas ausserhalb der Längsachse der Röhre angeordnet ist, ist sowohl für eine statische als auch eine dynamische Konvergenz der drei Strahlen gesorgt, um diese axiale Versetzung auszugleichen.
Eine ausreichende Konvergenz kann gesichert werden, indem man jede Schleuder unter einem kleinen Winkel hinsichtlich der Längsachse der Röhre 8 anordnet, so dass die drei Elektronenstrahlen, wenn sie nicht abgelenkt werden, sich ziemlich genau in einem Punkt in der Mitte des Leuchtschirmes 20 treffen. Der Winkel, den jede Strahlenschleuder mit der Röhrenachse einschliesst, richtet sich nach den Abmessungen'der Rohre. In Röhren der beschriebenen Art, die eine Länge von etwa 45 bis 60 cm besitzen, beträgt dieser Winkel zirka 101'.
Die dynamische Konvergenz kann auf die aus Fig. 4 ersichtliche Art erreicht werden. Ein gesondertes Paar von Polstücken 64 ist an gegenüberliegenden Seiten des Strahles innerhalb des Konvergenzkäfigs 40 angeordnet. Jedem Paar von Polstücken 64 ist getrennt ein Elektromagnet 66 zugeordnet, der ausserhalb der Röhrenhülle, nahe den Enden der Polstücke vorgesehen ist.
Innerhalb des Konvergenzkäfigs ist ein Y-förmiger magnetischer Schild 68 vorgesehen, um jeden Strahl gegen die Konvergenzfelder der andern Strahlen abzuschirmen,
Eine Erregung der Spulen der Elektromagnete 66 wird den drei Strahlen eine kleine radial gegen die Längsachse der Röhre 8 oder von dieser weg gerichtete Ablenkungskomponente erteilen. Jedem der Elektromagnete 66 wird ein sich ändernder Strom, der mit der Abtastablenkung synchronisiert und ihr zugeordnet ist, angelegt, um die erforderliche dynamische Konvergenz der drei Strahlen herbeizufüh- ren.
Ferner werden alle drei Strahlen in der Mitte des Leuchtschirmes 20 dadurch zu präziser statischer Konvergenz gebracht, dass Mittel vorgesehen sind, um die Seitenlage eines der Elektronenstrahlen einzustellen. Dies wird durch ein magnetisches Feld erreicht, das in dem Weg des H-Strahles durch ein Permanentmagnetsystem 69 aufgebaut wird. Um an einer Formung des von dem System 69 gelieferten
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Magnetfeldes mitzuwirken, kann man den Tragstreifen 60 in manchen Fällen aus einem magnetischen Material herstellen. Das von dem Magnetsystem 69 erzeugte Feld verläuft quer zur Richtung des zwi- schen den Polstücken 64 für den H-Strahl errichteten Magnetfeldes.
Dies erlaubt eine seitliche Einstellung der Lage eines der drei Elektronenstrahlen (nämlich des von der Schleuder 18 erzeugten Strahles im Falle der dargestellten Ausführungsform) in einer Richtung, die normal steht zu der durch die Kon- vergenzpolstucke 64 gewährleisteten radialen Einstellung desselben Strahles.
Falls gewünscht, können die Pole des Magnetsystems 69 dynamisch erregt werden, um ein zusätzliches Mittel zur Formung des H-Strahlrasters zu schaffen, zu dem Zwecke, um diesen Raster mit den von dem L- und dem M-Strahl erzeugten Rastern in bessere Deckung zu bringen.
Magnetische Strahlabschirmung :
Die L-Strahlschleuder 16 und die M-Strahlschleuder 17 sind mit rohrförmigen, magnetischen Schirmen versehen (oder diese sind den Schleudern zugeordnet), welche man als magnetische Kurzschlusseinrichtungen 76 bzw. 78 auffassen kann und die verschiedene axiale Längen haben und gleichachsig mit den zugehörigen Strahlschleudern verlaufen. Sie können auf der Endplatte 43 montiert sein. Die Rohrschilde 76 und 78 erstrecken sich von dem Strahlsystem aus in solcher Anordnung, dass sie innerhalb der Ablenkzone 19 verlaufen.
Der M-Strahlenschild 78 ist kürzer als der L-Strahlenschild 76 und hat vorzugsweise grösseren Durchmesser als dieser. Der M-Strahlenschild ist längsseitig hinsichtlich des L-Strahlenschildes und axial zwischen und im Abstand von den beiden Ebenen angeordnet, die senkrecht zu der Achse des L-Strahlenschildes durch dessen Enden verlaufen. Der Kürze wegen wird von dieser Bedingung im folgenden einfach gesagt werden, dass sich der M-Strahlschild zwischen den Enden des L-Strahlschildes befindet. Der LStrahlschild 76 ist direkt mit der Endplatte 43 verbunden.
Der M-StraLIschild 78 ist im Abstand von der Endplatte 43 angeordnet, indem er mit dem Ende eines erstenrohrformigen, nichtmagneti- schen Traggliedes 80 verbunden ist, welches seinerseits an einem kleineren Durchmesser besitzenden Rohrträger 81 angreift, der mit der Endplatte 43 verbunden ist. Der nichtmagnetische Träger 80 kann beispielsweise an den Enden eines kleineren Tragers 81 mittels mehrerer Verbindungsstreifen 82 (Fig. 6 und 5) angreifen. Zweck und Vorteil dieser besonderen gegenseitigen Grössenfestlegungen und Lagebeziehungen des L-Strahlschilds 76 und des M-Strahlschilds 78 werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 7-11 beschrieben.
Das Elektronenstrahlsystem 15 ist winkelmässig um die Längsachse der Rohre 8 relativ zum Leuchtschirm 20 und zum Ablenkjoch 28 orientiert, so dass die Strahlenschleuder 18, welche den nicht abgeschirmten Strahl erzeugt, in jener Mittelebene angeordnet ist, die senkrecht zu der Abtastung steht, die eine Folge der höheren der beiden Frequenzen der beiden orthogonalen Abtastfelder ist.
Entsprechend der heute in Verbindung mit Heimfernsehempfängern eingehaltenen Praxis würde der unabgeschirmte H-Strahl in der mittleren Vertikalebene der'Röhre 8 verlaufen, d. h. in der Ebene, die die Y-Y-Achse des Schirmes enthält und welche senkrecht zur X-X-Achse steht. Die Orientierung des Strahlensystems ist derart, dass die H-Strahlschleuder 18'vorzugsweiseüberden andern beiden Schleudern 16 und 17 verläuft, wie dies aus den Fig. 1-6 ersichtlich ist. Zweck und Vorteil einer solchen Anordnung werden im folgenden in Verbindung mit den Fig. 12a, 12b, 12c, 13a, 13b und 13c beschrieben werden.
An gegenüberliegenden Seiten des H-Strahlweges und des M-Strahlweges sind Elemente 84,85 und 86,87 vorgesehen, die aus einem magnetischen Material bestehen und die Aufgabe haben, die Bildung der Ablenkfelder zu begünstigen. Diese die Ablenkfelder fördernden Elemente 84-87, Feldformer genannt, sind an der Endplatte 43 befestigt und erstrecken sich längs des H-Strahl-und des M-Strahlweges in die Ablenkzone 19. Die Feldformer sind vorzugsweise rohrförmige Teile, die. wie dies darge-
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ist, rechtwinkeligen Querschnitt aufweisen, und sie sind mit ihren Seiten parallel zur X-X-Ach-genüberliegen. Es können jedoch auch andere Querschnittsformen, etwa U-förmige Rechteckquerschnitt besitzende Kanäle verwendet werden.
Zweck und Vorteil der die Bildung des Ablenkfeldes beeinflussenden Feldformer 84-87 werden im folgenden in Verbindung mit den Fig. 14 und 15 beschrieben.
Vermöge der verschiedenen Länge der Schilder 76 und 78 und ihrer Anordnung in der Ablenkzone 19 werden der L-Strahl und der M-Strahl vor der Einwirkung des Ablenkungsfeldes uber verschiede- ne Längen ihres Weges durch dieses Feld abgeschirmt. Demnach werden der L- und der M-Strahl dem Ablenkungsfeld über einen kürzeren Weg ausgesetzt als dies der Fall wäre, wenn die Schirme 76 und 78
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nicht vorhanden wären.
Durch richtige Anpassung der Längen der Schilde 76 und 78 an die relativen Strahlgeschwindigkeiten und an die Form und Länge des magnetischen Ablenkfeldes, werden der L- und der M-Strahl dem Ablenkungsfeld über spezifische Zeitspannen unterworfen, was dazu führt, dass ihre Ablenkung praktisch dieselbe ist, wie die des nicht abgeschirmten H-Strahles. Die Fig. 7-11 illustrieren die Faktoren, die zu beachten sind, um eine richtige gegenseitige Abstimmung der Abmessungen und Anordnungen der Schilde zu sichern.
Fig. 7 zeigt Teile einer Elektronenstrahlröhre ähnlich jener der Fig. 1, mit dem Unterschied, dass sie mit einem kürzeren M-Strahlschild 78'ausgestattet ist, der längs des L-Strahlschilds 76 am Distalende desselben angeordnet ist. Fig. 8 zeigt einen Teil einer Elektronenstrahlröhre ähnlich Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, dass sie einen längeren M-Strahlschirm 78" aufweist, der längs des L... Strahlschirmes 76 an dessen Proximalende angeordnet ist. Fig. 9 zeigt die mit dem Axialabstand einhergehende Veränderung der Intensität des Querfeldes, das durch das Joch 28, aufgebaut wird. Das Feld, dessen Stärke von einem bestimmten in der Endplatte 43 herrschenden Wert auf einen Spitzenwert ansteigt und dann abfällt, ist durch eine glockenförmige Kurve dargestellt.
Da die Ablenkfeldstärke mit zunehmendem Abstand von der Endplatte 43 ansteigt, steigt der Prozentsatz des gesamten Feldes den ein M-Strahlschild von gegebener Länge vom M-Strahl abschirmen wird, wenn der Schild von der Endplatte 43 wegbewegt wird. Daher ist es um ein gegebenes Abschirmmass zu sichern, nötig, den M-Strahlschild kürzer zu machen, wenn er von der Endplatte 43 wegbewegt wird. Dies ist durch die Tatsache ersichtlich, dass der M-Strahlschild 78'der Fig. 7 kür- zer ist als der M-Strahlschild 78" der Fig. 8.
Schilddurchmesser : Wenn derM-Strahlschild sich im Abstand von der Endplatte 43 befindet, so wird der M- Strahl ab- gelenkt, bevor er noch den M-Strahlschild erreicht und setzt sich in einer geraden Linie längs dieses abgelenkten Weges fort, indem der Strahl durch den M-Strahlschild wandert. Wenn dieser Schild einen ungenügenden inneren Durchmesser aufweist, wird der Strahl auf die Innenwand des Schildes auftreffen, bevor er noch den Schildbereich verlässt. Demnach muss der M-Strahlschild, wenn er sich im Abstand von der Endplatte 43 befindet, hinreichenden Durchmesser aufweisen, um Kollisionen mit dem Strahl aus- zuschliessel1. Demnach ist der Durchmesser des M-Strahlschildes 78 gröSer ausgeführt als jener des LStrahlschildes 76 des Strahlensystems 15 der Fig. 1.
Schildanordnung :
Fig. 10 zeigt die verzerrte Form der Ablenkungsfeldlinien 90 in Ebenen, die sowohl den L-Strahlschild als auch den M-Strahlschild schneiden, wie dies für die B-B-Ebene der Fig. 7 und die C-CEbene der Fig. 8 der Fall ist. Diese'Art einer Verzerrung trachtet einen H-StrahIraster 91 zu erzeugen, dessen rechtsseitige Vertikaldimension grösser ist als seine linksseitige. Fig. 11 zeigt die verzerrte Form der Ablenkungsfeldlinien 92 in Ebenen, die nur den L-Strahlschild schneiden, nämlich einer Ebene A-A der Fig. 7 und der Ebene D-D der Fig. 8. Diese Art einer Verzerrung trachtet danach einen H-Strahlraster 93 zu erzeugen, dessen linksseitige Vertikalabmessung grösser ist als die seiner rechten Seite.
Wenn auf die Feldverzerrungen der Fig. 10 und 11 Bezug genommen wird, sollte man sich vor Augen halten, dass diese Figuren nur die Form des Feldes, nicht aber dessen Stärke darstellen. Die Feldstärke wird durch die Fig. 9 dargestellt.
In jenen Fällen, in denen ein magnetischer Schild in einem magnetischen Feld angeordnet ist, sind die Flusslinien gegen den Schild hin verzerrt und am Schild konzentriert, damit sie dem Weg des geringsten magnetischen Widerstandes folgen. Im Falle der Feldverzerrung in einer beide Schilde schneidenden Ebene (Fig. 10) wird die Verzerrung oder Flusskonzentration nur durch den M-Strahlschild erzeugt, weil dieser grössere Abmessungen aufweist. In dem Falle der Feldverzerrung in einer Ebene, die nur den LStrahlschild schneidet (Fig. 11), wird die Verzerrung oder Flusskonzentration nur durch den L-Strahlschild erzeugt, weil ein M-Strahlschild nicht vorhanden ist.
Demnach werden in dem einen Fall (Fig. 10) mehr Flusslinien verzerrt oder nach links in den Bereich des H-Strahlrasters gebogen oder verzerrt und in dem andern Fall (Fig. 11) nach rechts. Da die untere Begrenzung des H-Strahlrasters trachtet, senkrecht zu den Flusslinien zu verlaufen, ist die Vertikaldimension des Rasters an dessen rechter Seite in dem einen Fall (Fig. 10) und an der linken Seite in dem andern Fall (Fig. 11) grösser.
Dies bedeutet, dass die Verzerrung der Fig. 10 und 11 entgegengesetzte Effekte auf den H-Strahlraster ausübt,
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Obgleich die durch die Fig. 10 dargestellte Feldverzerrung in der B-B-Ebene dieselbe ist wie in der C-C- Ebene, hat die Verzerrung in der B-B-Ebene eine grössere Auswirkung, weil die Feldin-
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dem man den M-Strahlenschild so lange axial verstellt, bis die aus Fig. 10 ersichtliche Verzerrungsart ein Mass erreicht hat, welches ausreicht, um die Verzerrungsart der Fig. 11 auszugleichen. Erreicht wird dies dadurch, dass der M-Strahlschild zwischen die Enden des L-Strahlschildes angeordnet wird, wie dies die Fig. 1 und 6 zeigen.
Für ein Feld gegebener Stärke und Form (was von dem angewendeter Joch abhängt), und für jedes Durchmesserverhältnis der beiden Schilde gibt es eine axiale Lage des kürzeren M-Strahlschildes zwischen den Endebenen des längeren L-Strahlschildes, welche die geringste Asymmetrie des von dem nicht abgeschirmten H-Strahl niedergelegten Rasters schafft.
Als Beispiel einer tatsächlich ausgeführten Verwirklichung dieser Lehre, wobei die Röhre 8 der Fig. 1 mit einem normalen Ablenkjoch 28 betrieben wird und wobei dieL-StrahIgeschwindigkeitIOkV, dieM-StrahIgeschwindig- keit 16 kV und die H-Strahlgeschwindigkeit 22 kV entsprach, betrug der Durchmesser des L-Strahlschil-
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einer Länge von 33ge von 9 mm, wobei der M -Strahlschild axial 6 mm hinter dem distalen Ende des L-Strahlschildes angeordnet war (wobeiderL-Strahlschild 76 dem Leuchtschirm 20 um 6mmnäherli-alsderM-Strahlschild 78).
Wenn man nach der optimalen Beziehung von Durchmessern, Längen und Axiallagen der beiden Schilde strebt, so ist der M-Strahlschild zwischen den Enden des L-Strahlschildes angeordnet und es sind dann zahlreiche Parameter einzustellen, um die geringste Asymmetrie des H-Strahlrasters zu erhalten.
Die Länge des M-Strahlschildes ist so gewählt, dass man einen M-Strahlraster von ausreichender Gesamtgrösse erhält ; sodann wird der Durchmesser des M-Schildes gewählt, so dass ein Auftreffen des M-Strahles auf den Schild bei voller Auslenkung des Strahles eben noch vermieden. ist, anschliessend wird die Axiallage des Ivl-Strahlschildes bestimmt, um die geringste Asymmetrie des H-Strahlrasters zu erhalten. Ein Wechsel irgend eines dieser Parameter mag eine geringe Nacheinstellung der andern erfordern, um die optimalen Lagebeziehungen, die eine minimale Asymmetrie des H-Strahlrasters sichern, zu gewährlei- sten.
Die Fig. 12a zeigt die Art der Rasterverzerrung und Fehiübereinstimmung, die dadurch verursacht ist, dass eine Elektronenschleuder die nicht die unabgeschirmte H-Strahlschleuder ist, in der Vertikalebene der Röhre falsch orientiert ist. In Fig. 12a sind ein H-Strahlraster 100, ein M-Strahlraster 101 und ein L-Strahlraster 102 dargestellt. Das Nichtubereinstimmen der Raster 100,101 und 102 ist durch ein Überkreuzen 103 der unteren Begrenzungen des H-Strahlrasters 100 unddesM-StrahIra- sters 101 gekennzeichnet.
Eine solche Überlappung ist eine Folge extremer Asymmetrien der Verzerrungen, die von den L-Strahl-und den M-Strahlschilden erzeugt werden, wenn die Orientierung der Elektronenstrahlschleudem nicht dem entspricht, was in Verbindung mit den Fig. 1-6 erklärt worden ist.
Relativlage der Strahlen :
Die Fig. 12b und 12c illustrieren die Asymmetrie der Verzerrung des Ablenkungsfeldes in einer Ebene, die beide Schilde schneidet und die von dem L-Strahlschild 76 und von dem M-Strahlschild 78 erzeugt wird, wenn die L-Strahlschleuder 16 in der vertikalen Mittelebene der Röhre liegt. Eine solche Orientierung führt zu der Fehleinstellung mit Überlappungen, Fig. 12a, Fig. 12b zeigt die Verzerrung der Flusslinien 108 des Horizontalablenkfeldes und Fig. 12c die Verzerrung der Flusslinien 110 des vertikalen Ablenkfeldes.
Fig. 13a zeigt die verbesserten Ergebnisse, die man durch Anwendung des Elektronenstrahlsystems wie es in Verbindung mit den Fig. 1-6 erklärt wurde, erhält. In Fig. 13a sind ein H-Strahlraster 112, ein M-Strahlraster 114, und ein L-Strahlraster 116 dargestellt. Diese Rastel'sind durch eine Ineinanderschachtelung derselben gekennzeichnet, wobei sie entweder grössenmässig übereinstimmen oder es sind die entsprechenden Umgrenzungen der Raster etwa parallel. In Fig. 13a ist der zwischen den Rastern bestehende Abstand übertrieben dargestellt, um die Ineinanderschachtelung deutlicher darzustellen, Die Raster haben ungefähr gleiche Form und unterscheiden sich untereinander nur dadurch, dass sie eine etwas unterschiedliche Grösse aufweisen.
Die Fig. 13b und 13c zeigen die symmetrierte Verzerrung in einer beide Schilde des Horizontalund des Vertikalablenkfeldes schneidenden Ebene, welche man erhält, indem man die H-Strahlschleu- der 18 in der Vertikalmittelebene des Systems einreguliert. In Fig. 13b sind die Flusslinien des Hori-
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zontalablenksystems bei 118 angedeutetundinFig. und in Fig. 13 c die Flusslinien des Vertikalablenkfeldes bei 120.
Durch Vergleich der Fig. 12b mit 13b und durch 12c mit 13c wird die verbesserte Symmetrie, die um die Vertikalmittelebene der Röhre besteht und eine Folge der Emregelung der H-Strahlschleuderin dieser Ebene ist, ersichtlich. Obgleich nur eine unerwünschte Strahlenschleudereinstellung hier dargestellt ist (Fig. 12a, 12b, 12c), erzeugen auch andere Fehleinstellungen (andere als die, die eine Folge der Einstellung des H-Strahles in der Vertikalmittelebene der Röhre sind) Verzerrungen ähnlich denen, die durch die Fig. 12b und 12c erklärt sind.
Magnetfeldformer :
Die Fig. 14 und 15 zeigen die Auswirkungen von magnetischen, die Feldausbildung begünstigenden Einrichtungen, wie beispielsweise durch die Feldformer 84 und 85 dargestellt, im Hinblick auf die
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senkrecht dazu vermindern, also in der Vertikalen, u. zw. in dem Raume zwischen den Feldformern, wel- cher als die Region des Elektronenstrahlweges anzusehen ist, dem sie zugeordnet sind. Wenn das Horizontal- und das Vertikalablenkfeld nicht koextensiv sind und die Feldformer nur in dem einen der Felder angeordnet sind, werden sie nur dieses eine Feld beeinflussen.
Da diese Feldformer neben einem bestimmten Strahlweg angeordnet werden und hauptsächlich diesem zugeordnet sind (vgl. die Elemente 84 und 85, die dem H-Strahl angehoren), beeinflussen sie das Ablenkfeld des zugeordneten Strahles nur örtlich. Diese Feldformer wirken als magnetische Leiter, welche in den Spalt zwischen einem Paar von Ablenkspulen angeordnet werden und demnach den magnetischen Widerstand des Ablenkungsfeld-Flussweges. in dem beschränkten Bereich, der von den Feldformern eingenommen wird, herabsetzen.
Das Paar der dem H-Strahl zugeordneten Feldformer 84,85, die in einer Horizontalebene angeordnet sind, leitet die horizontal verlaufenden Flusslinien, welche die vertikale H-Strahlablenkung erzeugen und begünstigen so die Vertikalablenkung des H-Strahles, wodurch der H-Strahlraster vertikal gedehnt wird.
In Fig. 14 ist gezeigt, wie die Feldformer 84 und 85 auf die Flusslinien 122 des Vertikalablenkungsfeldes des H-Strahles wirken. Indem sie dem Weg des geringsten magnetischen Widerstandes folgen, werden die Kraftlinien 122 gegen die Feldformer 84 und 85 gebogen und gehen durch diese hindurch. Man kann sich vorstellen, dass die Feldformer die Kraftlinien aus den umliegenden Bereichen sammeln und konzentrieren. Da die Feldformer in Serienanordnung der Richtung der Fluss linien folgen, wird der Fluss im Bereich zwischen den Feldformern 84 und 85 konzentriert und erzeugt dadurch ein stärkeres vertikalablenkfeld für den H-Strahl als es andernfalls, d. h. bei Fehlen dieser Elemente bestehen würde.
Auf diese Weise wird die Höhe des H-Rasters vergrössert. Gleichzeitig werden, wie dies aus Fig. 15 ersichtlich ist, die Feldlinien 124 des Horizontalablenkfeldes des H-Rasters gegen die Feldformer gehoben und durch diese hindurchgeführt. Da diese Feldformer in Richtung der HorizontalablenkfeldFlusslinien parallel angeordnet sind, sammeln sie magnetischen Fluss der sonst zwischen den Feldformern hindurchtreten würde und dadurch senken die Feldformer die Flusskonzentration in diesem Bereich und gewährleisten eine schwächere Horizontalablenkung des H-Strahles. Dies ergibt eine Horizontalkontraktion des H-Strah1rasters. Die vertikale Expansion und die horizontale Kontraktion des resultierendenHStrahlrasters wirken additiv zusammen und ergeben eine Veränderung des Sichtverhältnisses des Rasters.
In der Dreieckanordnung eines Dreistrahlsystems nach den Fig. 1-6 sind die Feldformer vorgesehen, nicht nur um eine Vertikalexpansion des H-Strahlrasters zu sichern, sondern auch um eine Horizontalexpansion des M-Strahlrasters herbeizuführen. Dies kann erreicht werden, indem ein separates Paar von Feldformern vorgesehen wird, wobei das eine Paar horizontal fluchtet und das andere Paar vertikal. In der besonderen dargestellten Ausführungsform sind jedoch der H- und der M-Strahl in einem so geringen gegenseitigen Abstand angeordnet, dass separate Paare solcher Elemente nicht für jeden Strahl untergebracht werden können, ohne dass der Feldformerdes einen Strahles mit jenem des andern Strahles kollidieren würde.
Dieses Problem kann dadurch beseitigt werden, dass manden Feldformer 85 gemeinsam für ein erstes Paar von solchen (85 und 84) für den H-Strahl vorgesehenen Feldformern und ein zweites Paar von solchen Feldformern (85 und 87) für den M-Strahl ausführt. Zu diesem Zwecke ist sowohl die Horizontalals auch die Vertikalquerschnittsabmessung des Feldformers 85 hinreichend gross ausgeführt um die ge-
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wünschen Feldformungen zu sichern.
Obgleich der Feldformer 85 mit dem Feldformer 87 ein Paar bildet, um die primäre Horizontalablenkfeldformung für den M-Strahl zu sichern, ist der in dem Hals 10 der Röhre 8 verfügbare Raum nicht ausreichend, um den Feldformer 85 über dem M-Strahl zu zentrieren. Es ist daher ein vierter Feldformer 86 zwischen dem Feldformer 85 und dem M-Strahl (zentral über diesem) vorgesehen um das Horizontalablenkfeld in dem Bereich des M-Strahles zu formen, indem dessen Fluss linien vertikal orientiert werden. Die Feldformer 85 und 86 können einteilig ausgeführt werden, aus zwei Teilen, die miteinander verbunden sind, oder aus zwei getrennten Teilen, die in einem geringen gegenseitigen Abstand voneinander angeordnet sind, wie dargestellt.
Die Feldformer 85,86 und 87 wirken hinsichtlich des M-Strahles auf eine Weise, die einigermassen ähnlich ist jener Art, die in Verbindung mit den Fig. 14 und 15 beschrieben wurde, gemäss welchen die Feldformer 84 und 85 mit Bezug auf den H-Strahl arbeiten.
Vermöge ihrer Fähigkeit, selektiv nur einen Raster zu beeinflussen und, darüber hinaus, wahlweise den gewählten Raster zu strecken und zu verengen, stellen diese Feldformer ein Mittel der Rasterformung vor.
Der relative Prozentsatz, bis zu dem ein Raster gedehnt und verengt werden kann, um sein Nonualbild zu verändern, hängt von der horizontalen und vertikalen Querabmessung der Feldformer und ihren gegenseitigen Abständen ab. Eine Vergrösserung der horizontalen Querschnittsabmessungen der beiden Feldformer 84 und 85 verstärkt das in Fig. 14 dargestellte Feld und verursacht eine grössere Expansion des H-Strahlrasters in Vertikalrichtung. EineVergrösserung der Vertikalabmessungen des Feldformers 84 vermindert die Intensität des in Fig. 15 dargestellten Feldes und verursacht eine grössere Kontraktion des H-Strahlrasters in der Horizontalrichtung. Allgemein gesagt, ist der Effekt eines Paares von Feldformern umso grösser, je enger sie beieinanderstehen.
Wenn die Feldformer 84 und 85 nahe beeinanderstehen, so ist das Ausbiegen der Flusslinien des vertikalen Ablenkfeldes des H-Strahles (Fig. 14) zwischen den Feldformern vermindert und dadurch wird das Feld verstärkt. Gleichzeitig wird das horizontale Ablenkungsfeld des H-Strahles (Fig. 15) zwischen den Feldformern geschwächt und der resultierende H-Strahlraster horizontal kontrahiert.
Die Rastergrösse ist eine Funktion der Länge der Feldformer, die sie längs des Strahlweges haben.
Eine Vergrösserung der Längen der Feldformer dient dazu, die Rastergrösse zu vergrössern, ohne das Rasterverhältnis wesentlich zu verändern.
Es kann wünschenswert sein, einem Elektronenstrahl sowohl einen Schild als auch einen Feldformer zuzuordnen, wie dies für den M-Strahl der Röhre 8 der Fall ist, der sowohl den Schild 78 als auch die Feldformer 85,86 und 87 aufweist. In einem solchen Fall ist der Schild hinsichtlich der in Fig. 6 dargestellten Feldformer axial gestaffelt und im Abstand von diesen angeordnet. Dies erlaubt es sowohl dem Schild als auch den Feldformern ihre eigenen Wirkungen gesondert auf verschiedene Teile des Ablenkfeldes auszuüben, ohne dar der eine vom andern beeinflusst wird. Wenn der Schild 78 zu nahe an den Feldformern angeordnet wäre oder diese berühren würde, so würden die zwischen den Feldformern befindlichen Flusslinien durch die Schilder kurzgeschlossen werden, was die Wirkung der Feldformer herabsetzen wurde.
Der nichtmagnetische Träger 81 kann solcherart beschaffen sein, dass die Feldformer 86 und 87 näher aneinander angeordnet werden könner., wodurch sie näher an den Strahlweg heranriicken wurden.
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Schild 78. Es könnte aber auch der Träger 81, wie auch der Träger 80, beispielsweise aus einem oder mehreren nichtmagnetischen Tragdrähten, Bändern od. dgl. bestehen. Der Träger 81 kann sogar ganz vermieden und die nichtmagnetischen Träger 80 direkt auf den Enden der Feldformer 86 und 87 angeordnet werden.
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cathode ray tube
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needs to reproduce a color image.
One type of such depth-of-penetration cathode ray tube comprises a phosphor screen having three different phosphor layers arranged one above the other, each of which is capable of emitting light in one of the three primary colors, red, green and blue. The tube has three electron spinners, each set up to send an electron beam of a certain but different speed through a common deflection field onto a common screen.
The electrons belonging to the lowest velocity beam reach the first phosphor layer to generate light of a first color; Medium velocity electrons penetrate the first layer and excite the second layer to produce light of a second color, and the highest velocity electrons penetrate both the first and second layers to produce light of a third color. Appropriate modulation of the currents carried by these rays allows any desired mixture of these three colors to be produced.
Because these three beams now have different speeds, they are deflected by the common deflection field by different amounts and would therefore produce grids of different sizes if correction means were not provided.
Grids of essentially the same size and sufficient coincidence can be obtained from the red, green and blue rays if the rays are shielded to a different extent from parts of the deflection field. Individual magnetic shields are provided around the two beams belonging to the lower speed level, which extend them differently into the common magnetic deflection field.
Accordingly, the two beams of lower velocity, which in the absence of magnetic shielding would be deflected most from the common magnetic field, are exposed to different fractions of the magnetic field and thereby receive essentially the same amount of deflection as for the fastest. unshielded beam is the case.
According to the invention, in the deflection zone on opposite sides of the path, at least one of these beams is provided with individual elements (field shapers) consisting of magnetic material, which deform the deflection field in the area only of this beam, which amplify the deflection of the associated beam in one of the deflection directions and thus change the aspect ratio of a raster generated on the screen by the beam deflection.
The drawings serve to explain the invention on the basis of exemplary embodiments. 1 shows a partially sectioned side view of a cathode ray tube according to the invention, with individual parts broken away; FIG. 2 is an end view of FIG. 1, FIGS. 3, 4 and 5 cross sections of the cathode ray tube shown in FIG. between lines 3-3, 4-4 and 5-5 of FIG. 1; Fig. 6 is a perspective view of part of a cathode ray tube according to Fig. 1; 7 and 8 are schematic representations of various magnetic shields around the radiation system
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to explain a tube of Figure 1;
9, which serves to explain FIGS. 7 and 8, a diagram of a typical deflection field; FIGS. 10 and 11 the schematic representation of the distortion effect of the shield designs of FIGS. 7 and 8, respectively; 12a shows a schematic representation of a mismatch of the grids as occurs as a result of an imprecise orientation of the ray systems; FIGS. 12b and 12c are schematic representations of the deflection fields which cause the mismatch according to FIG. 12a;
13a shows the correspondence of the grids, as it is a consequence of the orientation of the ray systems according to FIGS. 1-6; 13b and 13c the schematic representation of the deflection field distortions as it is achieved by the radiation system orientation according to FIGS. 1-6 and finally FIGS. 14 and 15 schematic representations of the effects of elements of the radiation system structure according to FIG. 1 on the vertical - and the horizontal deflection field.
Exact description of the structure of the color picture tube:
1-6 show a cathode ray tube 8 which has an evacuated vessel consisting of a neck 10, an image plate 12 and a conical intermediate part 14. A radiation system 15 is housed within the neck 10, for example three electron ejectors. 16, 17, 18, which are arranged side by side in an equilateral triangle, u. betw. symmetrically about the longitudinal axis of the jet system 15. In FIG. 1, the jet spinner 17 is hidden behind the spinner 16. The electron spinners 16, 17 and 18 are set up in such a way that they each generate a beam of low, medium and high speed, respectively, which is thrown onto an image plate 12 by a common deflection zone 19.
For the sake of simplicity, the expressions "L-beam", "M-beam" and "H-beam" are used in the following to describe the lowest speed jet and its spinner 16, the medium speed jet and its spinner 17 and the Highest speed jet and its slingshot 18.
The screen 20 laid down on the image plate 12 comprises three layers 22, 24 and 26
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shines. The tube 8 is operated in such a way that electrons of the L-beam excite the first phosphor layer 26 in order to generate a light of a first primary color. Electrons of the M-beam penetrate the first phosphor layer 26 and excite the second phosphor layer 24 to generate light of a second basic color and the electrons of the H-beam penetrate both the first and the second phosphor layers 26 and 24 and excite the third phosphor layer To produce light of the third basic color. On the phosphor layer 26, a cover layer 27, consisting for example of aluminum, is provided, as is known per se.
If desired, the screen 20 can also have non-luminous separating layers which are arranged between the phosphor layers and have the function of improving the performance of the screen.
As part of the electron tube 8, a magnetic deflection yoke 28 is provided, which tightly encloses the tube vessel. After appropriate excitation, the yoke 28 generates two deflection fields which serve to move the electron beams together over the luminescent screen 20 in mutually crossing transverse directions, i.e. H. to lead perpendicular directions at different sampling frequencies. In the preferred embodiment, a horizontal and a vertical magnetic deflection field are established in the deflection zone 19 in order to cause the three separate beams of the spinners 16, 17 and 18 to lay down an orthogonal grid on the fluorescent screen 20.
As can be seen from FIG. 2, the image plate 12 and the luminescent screen 20 enclose a rectangular image window 29, but can themselves be circular or rectangular, in which case they, like the image window, have a major axis XX and a minor axis YY which stand perpendicular to each other. For normal viewing, these axes coincide with the horizontal with respect to the X-X axis and with the vertical with respect to the Y-Y axis. In FIGS. 3, 4 and 5, the X-axis and the Y-axis are moved to the rear in the plane of the drawing.
The yoke bd is angularly oriented with respect to the tube 8 and furthermore of such a nature that the electron beams, when the yoke is excited by appropriately designed currents, lay down a rectangular grid on the screen 20, the to. large and perpendicular to each other
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The spinner comprises a tubular cathode 30 with an end wall which is coated with a suitable electron-emitting substance. Each cathode 30 is insulating within a central
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Centrally perforated control grid cap 32 '.
Coaxial behind the control grille cap. pen 32, a screen grille cap 34 with a central opening, a tubular bundling or focusing electrode 36 and a tubular anode 38 are arranged for each sling.
The anodes 38 are mounted on a cylindrical convergence cage 40 which is electrically common to all three jet ejectors 16, 17, 18. The convergence cage 40 consists of a cup with an end wall 42 and has a closure cover 43 at its open end. Both the end wall 42 and the cover 43 are provided with openings 44, 45, 46 which connect with the three radiation ejectors 16, 17, 18 run coaxially.
The cathodes 30, the control grids 32, the screen grids 34 and the concentration or focusing electrodes 36 of the ejectors 16, 17, 18 are individually connected to different supply conductors 50, which tightly penetrate the vessel in a base. Accordingly, each of these electrodes can be independent of the others are excited in order to generate electron beams of different speeds, which are focused independently of one another in the area of the screen 20.
The convergence cage 40 is provided with a plurality of springs 54 which press outwardly against the neck 10 of the vessel. An electrically conductive coating, which is applied to the inner surface of the shell, extends over the funnel-shaped part 14 and into the neck 10 , u. between far enough to touch the springs 54. The coating 56 is also in electrical contact with the metallic cover layer 27 of the screen 20. A connection, indicated schematically by the arrow 58, serves to provide a suitable electrical potential at dif. Coating electrode 56, the anodes 38 and the fluorescent screen 20 to be laid.
The electrodes of each electron slinger 16, 17, 18 are held in a fixed mutual positional relationship by being mounted on three glass rods 59 which extend along the slings. Each of electrodes 32, 34, 36 and 38 of each of the three ejectors is attached to the glass rods in a manner similar to that illustrated for concentration electrode 36 in FIG. As this figure shows, the electrode 36 of the slingshot 18 is attached to a central, curved part of a strip 60, the ends of which are embedded in two glass rods 56. The electrodes of the spinners 16 and 17 are similarly secured to different pairs of glass rods 59 by means of strips 61 and 62, respectively.
The strip 60, the electrode 36, the H-spinner 18 can be made of a magnetic material for a reason to be described.
Because the three electron slingers 16, 17 and 18 do not run coaxially with respect to the tube 8, in that each slinger is arranged somewhat outside the longitudinal axis of the tube, both a static and a dynamic convergence of the three beams is provided in order to compensate for this axial displacement.
Sufficient convergence can be ensured by arranging each slingshot at a small angle with respect to the longitudinal axis of the tube 8 so that the three electron beams, if they are not deflected, meet fairly precisely at a point in the center of the fluorescent screen 20. The angle that each jet ejector includes with the tube axis depends on the dimensions of the tubes. In tubes of the type described, which have a length of approximately 45 to 60 cm, this angle is approximately 101 '.
The dynamic convergence can be achieved in the manner shown in FIG. A separate pair of pole pieces 64 are disposed on opposite sides of the beam within the convergence cage 40. Each pair of pole pieces 64 is assigned an electromagnet 66 separately, which is provided outside the tube envelope, near the ends of the pole pieces.
A Y-shaped magnetic shield 68 is provided within the convergence cage to shield each beam from the convergence fields of the other beams,
Excitation of the coils of the electromagnets 66 will impart a small deflection component to the three beams directed radially towards or away from the longitudinal axis of the tube 8. A changing current, synchronized with and associated with the scan deflection, is applied to each of the electromagnets 66 in order to bring about the required dynamic convergence of the three beams.
Furthermore, all three beams in the center of the luminescent screen 20 are brought to precise static convergence in that means are provided to adjust the lateral position of one of the electron beams. This is achieved by a magnetic field that is built up in the path of the H-beam through a permanent magnet system 69. In order to participate in a formation of the delivered by the system 69
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To cooperate with the magnetic field, the carrier strip 60 can be made of a magnetic material in some cases. The field generated by the magnet system 69 runs transversely to the direction of the magnetic field established between the pole pieces 64 for the H-beam.
This allows a lateral adjustment of the position of one of the three electron beams (namely the beam generated by the centrifuge 18 in the case of the illustrated embodiment) in a direction which is normal to the radial adjustment of the same beam ensured by the convergence pole pieces 64.
If desired, the poles of the magnet system 69 can be dynamically excited to provide an additional means for forming the H-beam grid, for the purpose of bringing this grid into better registration with the grids produced by the L- and M-beams bring.
Magnetic beam shielding:
The L-jet slingshot 16 and the M-jet slingshot 17 are provided with tubular, magnetic shields (or these are assigned to the slingshots), which can be understood as magnetic short-circuit devices 76 and 78 and which have different axial lengths and are coaxial with the associated jet slingers run away. They can be mounted on the end plate 43. The pipe shields 76 and 78 extend from the jet system in such an arrangement that they run within the deflection zone 19.
The M-radiation shield 78 is shorter than the L-radiation shield 76 and preferably has a larger diameter than this. The M-radiation shield is arranged longitudinally with respect to the L-radiation shield and axially between and at a distance from the two planes which run perpendicular to the axis of the L-radiation shield through its ends. For brevity, this condition will be simply said in the following that the M-ray shield is located between the ends of the L-ray shield. The L-radiation shield 76 is connected directly to the end plate 43.
The M-radiation shield 78 is arranged at a distance from the end plate 43 in that it is connected to the end of a first tubular, non-magnetic support member 80 which in turn engages a smaller diameter tubular support 81 which is connected to the end plate 43. The non-magnetic carrier 80 can, for example, attack the ends of a smaller carrier 81 by means of several connecting strips 82 (FIGS. 6 and 5). The purpose and advantage of these particular mutual size determinations and positional relationships of the L-beam shield 76 and the M-beam shield 78 are described below with reference to FIGS. 7-11.
The electron beam system 15 is angularly oriented around the longitudinal axis of the tubes 8 relative to the luminescent screen 20 and the deflection yoke 28, so that the beam spinner 18, which generates the unshielded beam, is arranged in that center plane which is perpendicular to the scan, which is a consequence is the higher of the two frequencies of the two orthogonal scanning fields.
According to the practice followed today in connection with home television receivers, the unshielded H-beam would run in the central vertical plane of the tube 8, i.e. H. in the plane that contains the Y-Y axis of the screen and which is perpendicular to the X-X axis. The orientation of the jet system is such that the H-jet spinner 18 'preferably runs above the other two spinners 16 and 17, as can be seen from FIGS. 1-6. The purpose and advantage of such an arrangement will be described below in connection with FIGS. 12a, 12b, 12c, 13a, 13b and 13c.
Elements 84, 85 and 86, 87 are provided on opposite sides of the H-beam path and the M-beam path, which consist of a magnetic material and have the task of promoting the formation of the deflection fields. These elements 84-87 promoting the deflection fields, called field formers, are attached to the end plate 43 and extend along the H-beam and M-beam path into the deflection zone 19. The field formers are preferably tubular parts which. like this
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is, have a right-angled cross-section, and their sides are parallel to the X-X-Ach-opposite. However, other cross-sectional shapes, such as channels having a U-shaped rectangular cross-section, can also be used.
The purpose and advantage of the field shapers 84-87 influencing the formation of the deflection field are described below in connection with FIGS. 14 and 15.
Because of the different lengths of the signs 76 and 78 and their arrangement in the deflection zone 19, the L-beam and the M-beam are shielded from the effect of the deflection field over different lengths of their path through this field. Thus, the L and M beams are exposed to the deflection field over a shorter distance than would be the case if the screens 76 and 78
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would not exist.
By properly matching the lengths of the shields 76 and 78 to the relative beam velocities and to the shape and length of the magnetic deflection field, the L and M beams will be subjected to the deflection field for specific periods of time resulting in their deflection being practically the same like that of the unshielded H-beam. Figures 7-11 illustrate the factors that must be observed in order to ensure proper coordination of the dimensions and placement of the shields.
7 shows parts of a cathode ray tube similar to that of FIG. 1, with the difference that it is equipped with a shorter M-beam shield 78 ′, which is arranged along the L-beam shield 76 at the distal end thereof. 8 shows part of a cathode ray tube similar to FIG. 1, but with the difference that it has a longer M-beam screen 78 ″ which is arranged along the L ... beam screen 76 at its proximal end the axial distance associated change in the intensity of the transverse field which is established by the yoke 28. The field, the strength of which increases from a certain value prevailing in the end plate 43 to a peak value and then decreases, is represented by a bell-shaped curve.
Since the deflection field strength increases with increasing distance from the end plate 43, the percentage of the total field that an M-beam shield of a given length will shield from the M-beam when the shield is moved away from the end plate 43 increases. Therefore, in order to ensure a given shielding dimension, it is necessary to make the M-beam shield shorter when it is moved away from the end plate 43. This can be seen from the fact that the M-beam shield 78 'of FIG. 7 is shorter than the M-beam shield 78 "of FIG. 8.
Shield diameter: If the M-ray shield is at a distance from the end plate 43, the M-ray is deflected before it even reaches the M-ray shield and continues in a straight line along this deflected path as the beam passes through wanders the M-ray shield. If this shield has an insufficient internal diameter, the beam will strike the inside wall of the shield before it even leaves the shield area. Accordingly, when the M-beam shield is at a distance from the end plate 43, it must have a sufficient diameter to rule out collisions with the beam1. Accordingly, the diameter of the M-radiation shield 78 is made larger than that of the L-radiation shield 76 of the radiation system 15 of FIG.
Shield arrangement:
FIG. 10 shows the distorted shape of the deflection field lines 90 in planes which intersect both the L-ray shield and the M-ray shield, as is the case for the BB plane of FIG. 7 and the C-C plane of FIG . This type of distortion tends to produce an H-beam raster 91, the right-hand vertical dimension of which is greater than its left-hand side. FIG. 11 shows the distorted shape of the deflection field lines 92 in planes which only intersect the L-ray shield, namely a plane AA of FIG. 7 and the plane DD of FIG. 8. This type of distortion then tends towards an H-ray raster 93 produce whose left-hand vertical dimension is greater than that of its right-hand side.
When referring to the field distortions of Figures 10 and 11, it should be kept in mind that these figures represent only the shape of the field, not its strength. The field strength is shown by FIG.
In those cases where a magnetic shield is placed in a magnetic field, the lines of flux towards the shield are distorted and concentrated on the shield to follow the path of least reluctance. In the case of the field distortion in a plane intersecting both shields (FIG. 10), the distortion or flux concentration is only generated by the M-ray shield because it has larger dimensions. In the case of the field distortion in a plane intersecting only the L-ray shield (Fig. 11), the distortion or flux concentration is only created by the L-ray shield because there is no M-ray shield.
Accordingly, in the one case (FIG. 10), more flow lines are distorted or bent or distorted to the left in the area of the H-ray grid and in the other case (FIG. 11) to the right. Since the lower limit of the H-ray grid tends to run perpendicular to the flow lines, the vertical dimension of the grid is larger on its right side in the one case (Fig. 10) and on the left side in the other case (Fig. 11) .
This means that the distortion of Figs. 10 and 11 has opposite effects on the H-ray grid,
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Although the field distortion in the B-B plane illustrated by FIG. 10 is the same as in the C-C plane, the distortion in the B-B plane has a greater effect because the field
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by adjusting the M radiation shield axially until the type of distortion shown in FIG. 10 has reached a level which is sufficient to compensate for the type of distortion shown in FIG. This is achieved in that the M-ray shield is arranged between the ends of the L-ray shield, as shown in FIGS. 1 and 6.
For a field of given strength and shape (which depends on the yoke used), and for every diameter ratio of the two shields, there is an axial position of the shorter M-ray shield between the end planes of the longer L-ray shield, which does not have the slightest asymmetry of the one shielded H-beam laid down grid creates.
As an example of an actual implementation of this teaching, the tube 8 of FIG. 1 being operated with a normal deflection yoke 28 and the L-jet speed IOkV, the M-jet speed 16 kV and the H-jet speed corresponding to 22 kV, the diameter of the L-beam shield
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33g in length by 9mm with the M -beam shield axially 6mm behind the distal end of the L -beam shield (with L-beam shield 76 6mm closer to fluorescent screen 20 than M-beam shield 78).
If one strives for the optimal relationship between the diameters, lengths and axial positions of the two shields, the M-ray shield is arranged between the ends of the L-ray shield and numerous parameters then have to be set in order to obtain the least asymmetry of the H-ray grid.
The length of the M-beam shield is chosen so that an M-beam grid of sufficient overall size is obtained; then the diameter of the M-shield is selected so that the M-beam does not strike the shield when the beam is fully deflected. is, then the axial position of the Ivl-ray shield is determined in order to obtain the smallest asymmetry of the H-ray grid. A change of any one of these parameters may require a slight readjustment of the others in order to guarantee the optimal positional relationships that ensure a minimal asymmetry of the H-beam grid.
FIG. 12a shows the type of raster distortion and mismatch caused by the fact that an electron gun, which is not the unshielded H-beam gun, is incorrectly oriented in the vertical plane of the tube. An H-beam raster 100, an M-beam raster 101 and an L-beam raster 102 are shown in FIG. 12a. The mismatch of the grids 100, 101 and 102 is characterized by a crossing 103 of the lower boundaries of the H-beam grid 100 and the M-beam grid 101.
Such an overlap is a result of extreme asymmetries in the distortions produced by the L-beam and M-beam shields when the orientation of the electron beam slingshots does not correspond to what has been explained in connection with FIGS. 1-6.
Relative position of the rays:
12b and 12c illustrate the asymmetry of the distortion of the deflection field in a plane which intersects both shields and which is produced by the L-beam shield 76 and by the M-beam shield 78 when the L-beam slinger 16 is in the vertical center plane of FIG Tube lies. Such an orientation leads to the misalignment with overlaps, FIGS. 12a, 12b show the distortion of the flow lines 108 of the horizontal deflection field and FIG. 12c the distortion of the flow lines 110 of the vertical deflection field.
Figure 13a shows the improved results obtained using the electron beam system as explained in connection with Figures 1-6. An H-beam raster 112, an M-beam raster 114, and an L-beam raster 116 are shown in FIG. 13a. These grids are characterized by their nesting, whereby they either correspond in size or the corresponding boundaries of the grids are approximately parallel. In Fig. 13a the distance between the grids is exaggerated in order to show the nesting more clearly. The grids have approximately the same shape and differ from one another only in that they are slightly different in size.
13b and 13c show the symmetrical distortion in a plane intersecting both shields of the horizontal and vertical deflection fields, which is obtained by adjusting the H-beam ejector 18 in the vertical center plane of the system. In Fig. 13b the flow lines of the horizon are
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zontal deflection system indicated at 118 and inFig. and in FIG. 13 c the flow lines of the vertical deflection field at 120.
By comparing Figures 12b with 13b and through 12c with 13c, the improved symmetry that exists about the vertical center plane of the tube and is a result of the adjustment of the H-jet spinner in this plane can be seen. Although only an undesired ejector setting is shown here (Figs. 12a, 12b, 12c), other misadjustments (other than those resulting from the setting of the H-beam in the vertical median plane of the tube) also produce distortions similar to those caused by the Figures 12b and 12c are explained.
Magnetic field shaper:
14 and 15 show the effects of magnetic, the field formation promoting devices, such as shown for example by the field shapers 84 and 85, with regard to the
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decrease perpendicular to it, i.e. in the vertical, u. between the space between the field formers, which is to be regarded as the region of the electron beam path to which they are assigned. If the horizontal and vertical deflection fields are not coextensive and the field formers are only arranged in one of the fields, they will only affect this one field.
Since these field shapers are arranged next to a certain beam path and are mainly assigned to it (cf. elements 84 and 85 which belong to the H-beam), they only influence the deflection field of the assigned beam locally. These field shapers act as magnetic conductors which are placed in the gap between a pair of deflection coils and thus the reluctance of the deflection field flux path. in the limited area occupied by the field shapers.
The pair of field shapers 84, 85 assigned to the H-beam, which are arranged in a horizontal plane, guide the horizontally running flux lines which generate the vertical H-beam deflection and thus favor the vertical deflection of the H-beam, whereby the H-beam raster is stretched vertically becomes.
14 shows how the field shapers 84 and 85 act on the flux lines 122 of the vertical deflection field of the H-beam. By following the path of least reluctance, the lines of force 122 are bent against the field shapers 84 and 85 and pass through them. One can imagine that the field shapers collect and concentrate the lines of force from the surrounding areas. Since the field formers follow the direction of the flow lines in series, the flow is concentrated in the area between the field formers 84 and 85 and thereby creates a stronger vertical deflection field for the H-beam than it would otherwise, i.e. H. would exist in the absence of these elements.
In this way, the height of the H-raster is increased. At the same time, as can be seen from FIG. 15, the field lines 124 of the horizontal deflection field of the H-raster are raised against the field formers and passed through them. Since these field shapers are arranged in parallel in the direction of the horizontal deflection field flux lines, they collect magnetic flux that would otherwise pass between the field shapers and thereby lower the flux concentration in this area and ensure a weaker horizontal deflection of the H-beam. This results in a horizontal contraction of the H-beam grid. The vertical expansion and the horizontal contraction of the resulting high beam grid work together additively and result in a change in the visibility of the grid.
In the triangular arrangement of a three-beam system according to FIGS. 1-6, the field shapers are provided not only to ensure a vertical expansion of the H-beam grid, but also to bring about a horizontal expansion of the M-beam grid. This can be achieved by providing a separate pair of field formers with one pair horizontally aligned and the other pair vertically. In the particular embodiment shown, however, the H and M beams are so closely spaced that separate pairs of such elements cannot be accommodated for each beam without the field shaper of one beam colliding with that of the other beam.
This problem can be eliminated by the fact that field shapers 85 jointly carry out a first pair of such field shapers (85 and 84) provided for the H-beam and a second pair of such field shapers (85 and 87) for the M-beam. For this purpose, both the horizontal and the vertical cross-sectional dimensions of the field shaper 85 are made sufficiently large to
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wish to secure field formations.
Although field shaper 85 pairs with field shaper 87 to provide primary horizontal deflection field shaping for the M-beam, the space available in neck 10 of tube 8 is insufficient to center field shaper 85 over the M-beam. A fourth field shaper 86 is therefore provided between the field shaper 85 and the M-beam (centrally above this) in order to shape the horizontal deflection field in the area of the M-beam by orienting its flow lines vertically. The field shapers 85 and 86 can be made in one piece, from two parts which are connected to one another, or from two separate parts which are arranged at a small mutual distance from one another, as shown.
The field shapers 85, 86 and 87 act with respect to the M-beam in a manner which is somewhat similar to that which was described in connection with FIGS. 14 and 15, according to which the field shapers 84 and 85 with reference to the H- Working beam.
By virtue of their ability to selectively influence only one grid and, moreover, to optionally stretch and narrow the selected grid, these field shapers present a means of grid shaping.
The relative percentage up to which a grid can be stretched and narrowed in order to change its nonual image depends on the horizontal and vertical transverse dimensions of the field formers and their mutual spacing. An increase in the horizontal cross-sectional dimensions of the two field formers 84 and 85 intensifies the field shown in FIG. 14 and causes a greater expansion of the H-beam grid in the vertical direction. Increasing the vertical dimensions of the field shaper 84 decreases the intensity of the field shown in Figure 15 and causes a greater contraction of the H-beam grid in the horizontal direction. Generally speaking, the closer they are to one another, the greater the effect of a pair of field shapers.
When the field shapers 84 and 85 are in close proximity, the bending of the flux lines of the vertical deflection field of the H-beam (Fig. 14) between the field shapers is reduced and the field is thereby increased. At the same time, the horizontal deflection field of the H-ray (FIG. 15) between the field formers is weakened and the resulting H-ray raster is contracted horizontally.
The grid size is a function of the length of the field shapers that they have along the beam path.
Increasing the lengths of the field formers serves to enlarge the grid size without significantly changing the grid ratio.
It may be desirable to assign both a shield and a field shaper to an electron beam, as is the case for the M-beam of the tube 8, which has both the shield 78 and the field shaper 85, 86 and 87. In such a case, the shield is axially staggered with respect to the field shaper shown in FIG. 6 and is arranged at a distance from them. This allows both the shield and the field formers to exert their own effects separately on different parts of the deflection field without one being influenced by the other. If the shield 78 were arranged too close to the field formers or touched them, the flux lines located between the field formers would be short-circuited by the shields, which would reduce the effect of the field formers.
The non-magnetic carrier 81 can be designed in such a way that the field shapers 86 and 87 can be arranged closer to one another, whereby they are brought closer to the beam path.
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Shield 78. However, the carrier 81, as well as the carrier 80, could for example consist of one or more non-magnetic support wires, bands or the like. The carrier 81 can even be avoided entirely and the non-magnetic carriers 80 can be arranged directly on the ends of the field shapers 86 and 87.
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